电源自动切换模块，聊聊电源自动切换电路

很多朋友对电源自动切换模块，聊聊电源自动切换电路不是很了解，六月小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

说完了电源转换和太阳能充电，今天要说的是电源的自动切换电路，需要在实践中使用和运用，下面就来记录和总结一下。前言又到了小电路课的时间。实际产品设计中有多种供电方案。这里以一般的单片机产品为例，常见的3.3V左右供电的系统有USB供电、外接电源适配器供电和电池供电。

在设计一般产品时，为了产品更加稳定和智能，我们会预留两种甚至更多的供电方式。一般每个电源都是独立存在的，可以给产品供电。但是，如果这些电源同时存在，它们如何选择电源或者设计者如何设计一个理想的情况？这就是我们今天要讲的自动电源切换电路。一、最简单的二极管最简单的自动功率开关电路：二极管并联。

根据电源电压的高低自动选择两个电源，电压高就用哪边。二极管可以是普通二极管(最大压降0.7V)，也可以是肖特基二极管(最大压降0.3V)。1.1两者都是5V电源。如果我们的系统是3.3V供电，两个电源都是5V(USB，外接适配器)，那么后端需要连接一个LDO，所以这个电路用哪个二极管并不重要。如果是普通二极管，要注意LDO的选项，所以我们要选择低压差的。

如果系统需要5V电源，那么普通二极管基本不可行，还得用肖特基二极管。肖特基二极管压降后使用5V电源对大多数需要5V电源的器件来说还是没问题的。在这种情况下，使用并联二极管有一个优点，即不限于两个通道。比如实际中可能有三个通道，可以做的更多，但是我一个产品最多做过三个通道，如下图：1.2电源带电池。

但如果一个电源是电池，无论是常见的4.2V锂电池还是3.6V AA电池(有锂电池也有其他类型的，比如锂亚硫酰氯电池)，显然不能使用压降为0.7V的普通二极管，必须选用肖特基二极管。即便如此，这个压降对电池来说还是太浪费了，但至少还能用。

而且，我们还要注意一个问题。使用肖特基二极管压降越低，但反向漏电流越大，所以在电池和其他电源同时存在的情况下，要考虑电池是否能“容忍”这种反向电流。

大多数锂电池不能接收电流的直接流入。为了安全起见，不建议电池和5V直接用这种方式作为自动切换电路。但实际上，如果产品在某个场景下使用，已知电池和外接电源可能会短时间共同供电。注意自己负载所需的电压，选择合适的LDO或电源处理方式。这个方法很实用。

这里可能有人会说，我知道水池和外接电源基本不会一起供电。我为什么要加二极管？我只是根据经验来说。必须添加双电源和二极管，通常添加肖特基二极管来降低压降。忍不住补充，因为考虑到产品的安全性，用户可能的操作不当等。1.3摘要

适用场景，电源为5V，电源为外接适配器，USB，是性价比最高的方案。在使用电池的情况下，还有许多其他问题需要考虑。如果对自己的产品使用场景有很好的了解，可以具体使用。二、MOS管开关电路2.1经典电路在5V电源和电池的情况下，用一个MOS管作为备用电源(电池电源)的开关，有一个经典电路。原型如下(5V电源不一定是USB，可以是外接适配器的5V):

这个经典电路有很多博主和工程师介绍过。查阅了很多文章，发现大部分都是共用一个电路。先说工作流程。我必须在这里解释一些错误。注意，这里用的PMOS方向不是反的，因为需要MOS管的体二极管。电池电压通过体二极管达到S电平，使Vgs 0和MOS管导通，在没有VUSB时给Vout供电。那为什么不把PMOS管的s指向VBat，d级指向Vout呢？

或者因为体二极管，如果有VUSB，VUSB的电压通过体二极管直接到电池，这是不允许的。电路的流程简单介绍一下：VUSB有电时，PMOS管关断，即使体二极管电流流过，由于VUSB会高于Vbat电压和PMOS Vgs0，PMOS体二极管关断，负载由VUSB供电；VUSB无电时，PMOS导通，负载由VBat供电；可以无缝自动切换吗？

无缝自动切换是指当电池和VUSB中的一个突然被切除时，负载能否维持正常运行而不复位或异常。其实大部分情况都是拆下VUSB后能不能切换到电源没有问题。

在这个问题上，其实更复杂。决定能否实现无缝自动切换的因素很多。一般会根据自身情况调整一些组件，实现无缝自动切换。以下是一些可能影响能否实现无缝自动切换的因素1、MOS晶体管参数。我们知道，MOS晶体管有一个阈值电压，阈值电压越小，MOS晶体管越容易导通。在选择MOS晶体管时，可以根据适当的情况调整上图中的R2电阻2、。

在上图中，从MOS管的G极到GND之间有一个电阻R2。R2的电阻越小，MOS管导通越快。然而，应该注意的是，这个R2总是消耗功率。如果太小，系统额外浪费的功率会更多。3、VouT端滤波电容事实上，如果VouT端有一个较大的滤波电容，电容可以储存一定的能量，会使无缝切换更加稳定。我实际使用的较大电容至少为100uF。4、Vin端子电容

Vin端的电容其实就是VUSB入口处的电容，上图没有显示。当然这里不建议加，因为用VUSB掉电更慢，导致PMOS导通时间更长。原理和上面Vout的滤波电容一样。5、负载功耗

我们改变不了负载功耗，但确实影响自动切换。如果负载功耗过大，可能会导致系统复位。反正负载功耗越大，电源切换越容易出问题。这时候，一般来说，可以尝试增加Vout端滤波电容的大小。所以在实际使用中，注意以上因素，电路可以无缝自动切换。

其实以上电路在VUSB和电池的双电源下都能正常使用，非常经典实用。2.2经典电路变体我们在上面的经典电路中使用了PMOS，并且专门提到了PMOS的方向，但是如果设计的时候只是想反PMOS或者反画，怎么弥补呢？这里对上面的电路做一个变体电路：这个电路应该很简单理解，原理是VGS0，PMOS管导通，和上面的经典电路一样。

然后增加一个D2，防止VUSB给电池充电的可能性。这部分处理有点类似于上面提到的最简单的二极管并联，但会比二极管并联更可靠。与经典电路相比，该电路必须接受电池中多一个D2二极管的压降。

这个电路相对于经典电路没有优势，但是我们要理解这个思想，有了这个思想，我们就有了更多的可能性。前两个电路只适用于Vbat必须小于VUSB的情况。如果它们的电压相等或不相等，我该怎么办？当然两个二极管可以直接并联，但是这里要提到的是使用MOS的方法。2.3经典电路升级

按照经典电路和经典电路变体的设计思路，我们可以用一个MOS管代替D2，那么电路就变成如下：和上面的电路相比，VUSB和VBat的电压差没有那么严格，具体情况看具体情况。下面的逻辑是按照电路设计的正常运行来解释的，当然不是什么电压都合适。我们只在这里分享巡回记录。有问题可以在评论区指出来。

原理上来说还是MOS管，当VUSB有电的时候，Q2，Q1截止，VUSB供电，当VUSB没电的时候，Q2，Q1导通，VBat 供电。

当然或许会有可能Q2会导通，然后Q1截止，然后需要再根据情况详细分析的情况。

但是整体上，相对于经典电路来说VUSB 与VBat 的压差就没有那么严格，在同样的电压下也可以做到切换。

2.4 另一种思路

除了上面经典电路思想，我项目中确实用的也是上面的电路，但是在写博文的时候，为了做总结，查找了好多文章，发现了一款比较中意的电路：

这里是原文的链接：非常精妙的主副电源自动切换电路，并且“零”压降，客官你GET到精髓了吗？

其中Vin1 是主电源，Vin2 是备用电源。

当Vin1 和Vin2 都有电的时候会使用Vin1，只要有Vin1 ，Q1导通使得Q2 的G 极接地，然后Q2也导通，Q3的G极连接VIn1，S极基本也是Vin1（比Vin1小一点点，几十mV），所以Q3截止，Vout 来自Vin1。

其他的详细分析可以查看原文，这里我只是做个记录。

三、电源切换芯片

对于某些特除的场合，也可以使用电源切换芯片，电源切换芯片相对来说基本无压降，但是相对来说，电源切换芯片的成本太高了。

比如LTC441x 系列。

实际项目中，我倒确实还没用过电源自动切换芯片，这个或许等以后有机会用到再来记录。

结语

除了文中提到的这些常用电路，还会有其他的一些带上三极管或者更多MOS管的电路，但是我个人而言，我是应该不会去用那么多的元器件做一个电源切换的==！即便电路多么巧妙，我基本上都很少去分析，我还是实际项目为导向的，除非以后确实项目需要，我会来更新完成文章。

文章以总结记录电路为主，所以并没有用详细数据分析，实际使用根据自己的情况，选择合适的方案，进行必要的细节调整，才能设计出合适自己的电路方案！

审核编辑：李倩

以上就是关于电源自动切换模块，聊聊电源自动切换电路的知识，希望能够帮助到大家！